利用Dislab提高学生物理实验创新能力

一、两种实验的对比

1.传统物理实验的优点缺点

传统实验器材易获取、成本低，利于锻炼学生动手、计算与观察能力，尤其电学实验能深化学生对电路及原理的理解。然而，其数据处理繁琐耗时、易出错，学生难从中发现物理量间的关系。

2. Dislab 实验存在以下三点优势

第一，数据精度更高，传感器成熟应用减少人为读数误差，提升数据准确性。

第二，数据处理更快，计算机自动计算与绘图，缩短处理时间，避免计算错误。

第三，填补传统实验空白，可完成传统实验难以实现的项目。如探究作用力与反作用力实验，传统方法现象不明显，而Dislab 用拉力传感器和数据采集器，能让学生直观观察规律，变力做功计算在传统实验中难以实现，Dislab 借助拉力传感器可快速完成计算。

二、学生用Dislab 创新物理实验实例

举例一，测量小灯泡伏安特性曲线的实验中可以用 Dislab 进行创新。传统实验采用分压法，需干电池、滑动变阻器等器材，测量多组数据并作图过程繁琐。学生用Dislab实验同样基于分压法，使用电压传感器、电流传感器等器材，读数与数据处理便捷，能快速得到 U-I 图像及电阻与电压（温度）的关系。

举例二，气体压强与温度关系的研究中，传统物理实验是很难测到比较精准的相关实验数据的，所以可以用 Dislab 实验引导学生对实验进行创新，将传统实验无法测得的数据可以利用传感器测出来，得到数据后利用计算机可以直接进行数据处理。以下是学生利用Dislab 进行理想气体压强与温度变化关系实验操作详细阐述。

① 实验原理，理想气体在体积保持不变的情况下发生的状态变化过程，叫做等容过程。一定质量的理想气体，在等容过程中，温度降低，压强减少；温度升高，压强增大。锥形瓶内的气体与外界达到平衡时，锥形瓶里的气体与烧杯里液体的温度一样，而密闭气体的压强可以由压强传感器测量，温度由温度传感器测量，而且传感器比较灵敏，测量的数据精度也较高。

② 实验器材，计算机，温度传感器，压强传感器，烧杯，锥形瓶，数字采集器，铁架台等。

③ 实验步骤

a.组装仪器，锥形瓶内密闭有少量气体，烧杯里装满开水。

b.将压强传感器与温度传感器接入数据采集器，点击主界面进入实验目录，点击“气体压强与温度的关系”。

C.将压强传感器与温度传感器一起固定在铁架台上，通过将压强传感器的测量口与锥形瓶密封连接起来。点击“记录数据”，测一下开始烧杯中开水的温度，及此时气体压强。

d.每隔 5 分钟，点击记录“记录数据”，直到降至室温。

e.点击“绘图”，计算机显示对应的 P-T 图线。

f.升温实验做一次，将烧杯中的水换成 30^qC ， 40‰ ，， 60^∘C ， 70% ， 80^∘C ，90‰ ，重复 d.e 步骤。部分数据如下：

即便按照上述步骤完整地完成实验，学生发现在数据分析的时候，理想气体的压强温度关系图不过原点，所以学生针对该现象做了修正，通过分析可知，温度计测量的温度是烧杯中液体的温度，并不是锥形瓶内气体的温度，由于液体降温快，锥形瓶内气体降温慢，此处存在 2^∘C 的误差，所以在实验数据处理的过程中，温度进行了修正，修改后我们可以看到这是一条过原点的倾斜直线，说明，在体积不变的情况下，理想气体的压强与温度成正比。延长图线，等容过程的图线是一条过原点的直线。

实验表明，一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强P 与热力学温度 T 成正比。即 P∝T 。

④ 结论及误差分析

误差分析，原因 1，温度传感器，没有放入瓶内，而是放在外部的液体中，所以温度并没有那么准确，需要修正。原因 2，针筒里的气体不是稀薄气体，并不完全符合气体定律。

a.定制专用气体容器瓶，瓶口开两个口，一个口接压强传感器，一个口接温度传

⑤ 学生给出的改进建议